CN219197252U - 一种多刃异形聚晶金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于刀具技术领域，提出一种多刃异形聚晶金刚石复合片，包括异形的聚晶金刚石层和与其粘结的硬质合金基体，聚晶金刚石层包括呈放射状分布的多个顶端齿，所述顶端齿的横截面为三角形，所述顶端齿连接聚晶金刚石层中心的一端顶面为圆弧顶，相邻顶端齿之间设置有与其衔接的排屑面，所述排屑面的俯视投影为扇形，所述排屑面从其与顶端齿衔接的两侧到其中间逐渐凹陷呈凹弧面，所述排屑面从其与聚晶金刚石层中心连接的一端至聚晶金刚石层的侧面逐渐降低。本实用新型提供的一种多刃异形聚晶金刚石复合片设计合理、结构简单、散热效果较好、使用寿命较长且能够满足高钻速和高稳定要求，适合大规模推广。

Description

一种多刃异形聚晶金刚石复合片

技术领域

本实用新型属于刀具技术领域，尤其涉及一种多刃异形聚晶金刚石复合片。

背景技术

聚晶金刚石复合片(PDC)是由聚晶金刚石层(PCD)和硬质合金基体在高温高压下烧结而成。它既有金刚石的硬度和耐磨性又有硬质合金的强度和抗冲击韧性，是一种卓越的切削工具与耐磨工具材料。随着钻井深度加深，对钻井工具的效率、耐磨性、抗冲击韧性以及热稳定性等性能提出更高要求。

目前，钻采业钻头用PDC切削元件一般采用平面PCD层和球头形、锥形头等异形PCD层。不过，由于这些聚晶金刚石复合片的形状设计原因，容易出现大面积的应力集中情况，散热效果不好，直接影响刀具的实际使用寿命，而且工作面切削能力不能满足高钻速和高稳定性的要求。

实用新型内容

本实用新型针对上述的聚晶金刚石复合片所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、散热效果较好、使用寿命较长且能够满足高钻速和高稳定要求的一种多刃异形聚晶金刚石复合片。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为，本实用新型提供的一种多刃异形聚晶金刚石复合片，包括异形的聚晶金刚石层和与其粘结的硬质合金基体，所述聚晶金刚石层包括呈放射状分布的多个顶端齿，所述顶端齿的横截面为三角形，所述顶端齿连接聚晶金刚石层中心的一端顶面为圆弧顶，相邻顶端齿之间设置有与其衔接的排屑面，所述排屑面的俯视投影为扇形，所述排屑面从其与顶端齿衔接的两侧到其中间逐渐凹陷呈凹弧面，所述排屑面从其与聚晶金刚石层中心连接的一端至聚晶金刚石层的侧面逐渐降低。

作为优选，所述聚晶金刚石层的顶面通过倒角与其侧面过渡。

作为优选，所述顶端齿在聚晶金刚石层上的投影面积与排屑面在聚晶金刚石层上的投影面积比值为1/6～1/3。

作为优选，所述聚晶金刚石层与硬质合金基体的比值为1/4～1/2。

作为优选，所述排屑面的中间为二次凹面，所述二次凹面的两端连接聚晶金刚石层的中心和聚晶金刚石层的侧面。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、本实用新型提供的一种多刃异形聚晶金刚石复合片，利用率高、低切削阻力低，在兼顾产品抗冲击韧性的同时，设计排屑面有利于及时排出钻挖过程中的岩屑，散热效果也较好；在钻采钻进过程中，利用此类多刃异形结构聚晶金刚石复合片作为耐磨切削元件，其结构不存在大面积应力集中区域且由于工作面变尖，使得切削更加锋利，钻井过程中吃深更大、更易于压入岩层，阻力更小，可大幅度提高钻井的机械钻速，从而提高钻井钻进效率和钻井平台的平稳性。本装置设计合理、结构简单、散热效果较好、使用寿命较长且能够满足高钻速和高稳定要求，适合大规模推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例提供的一种多刃异形聚晶金刚石复合片的轴测图；

图2为实施例提供的一种多刃异形聚晶金刚石复合片的侧视图；

图3为实施例提供的一种多刃异形聚晶金刚石复合片的俯视图；

以上各图中：

1、聚晶金刚石层；11、顶端齿；111、圆弧顶；12、排屑面；13、二次凹面；14、倒角；

2、硬质合金基体。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例，如图1、图2和图3所示，本实用新型提供的一种多刃异形聚晶金刚石复合片，包括异形的聚晶金刚石层1和与其粘结的硬质合金基体2，聚晶金刚石层1包括呈放射状分布的多个顶端齿11，顶端齿11的横截面为三角形，顶端齿11连接聚晶金刚石层1中心的一端顶面为圆弧顶111，相邻顶端齿11之间设置有与其衔接的排屑面12，排屑面12的俯视投影为扇形，排屑面12从其与顶端齿11衔接的两侧到其中间逐渐凹陷呈凹弧面，排屑面12从其与聚晶金刚石层1中心连接的一端至聚晶金刚石层1的侧面逐渐降低。

具体地，顶端齿11上表面表现为三角平面和圆弧顶111，三角平面的两条侧边形成切削刃，而三角平面和圆弧顶111为顶端齿11提供了良好支撑作用，大大提高了本金刚石复合片的整体冲击韧性。顶端齿11与排屑面12连接部位向远离顶端齿11方向逐渐降低，该设计有利于引导磨屑沿既定设计路径排出，既保护了硬质合金层不受冲蚀，同时金刚石层表面不易残留泥渣，降低因金刚石层表面形成泥包而影响冷却效果的发生概率。

进一步地，聚晶金刚石层1的顶面通过倒角与其侧面过渡。这样的话，顶端齿11、有弧度的排屑面12、有角度的倒角14可以增大金刚石复合片上表面的面积，远大于现有平齿的上表面，有从而效增加了散热表面积，冷却效果更好，变相提高产品的抗冲击性、耐热性和耐磨性。

为了提高本金刚石复合片的切削性能和散热性能，本实用新型提供的顶端齿11在聚晶金刚石层1上的投影面积与排屑面12在聚晶金刚石层1上的投影面积比值为1/6～1/3，顶端齿11的结构比例为切削刃提供足够的刀体面积与厚度，而其它面则能够形成比较大的排屑面12和散热面。

为了提高本金刚石复合片的切削性能，本实用新型提供的聚晶金刚石层1与硬质合金基体2的比值为1/4～1/2。将聚晶金刚石层1与硬质合金基体2的比值控制在合理范围内，有利于本产品在装入刀盘或刀箱上的连接可靠性与工作稳定性，抗剥离能力较强，切削性能得到有效保证。

为了提高排屑面12的排屑效果和散热性能，本实用新型在排屑面12的中间设计了二次凹面13，二次凹面13的两端连接聚晶金刚石层1的中心和聚晶金刚石层1的侧面。

本实用新型提供的一种多刃异形聚晶金刚石复合片具有结构简单、高利用率、低切削阻力的优点，而且在兼顾产品抗冲击韧性的同时，其散热效果也比较良好。在钻采钻进过程中，利用此类多刃异形结构聚晶金刚石复合片作为耐磨切削元件，其结构不存在大面积应力集中区域且由于工作面变尖，使得切削更加锋利，钻井过程中吃深更大、更易于压入岩层，阻力更小，可大幅度提高钻井的机械钻速，从而提高钻井钻进效率和钻井平台的平稳性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种多刃异形聚晶金刚石复合片，包括异形的聚晶金刚石层和与其粘结的硬质合金基体，其特征在于，所述聚晶金刚石层包括呈放射状分布的多个顶端齿，所述顶端齿的横截面为三角形，所述顶端齿连接聚晶金刚石层中心的一端顶面为圆弧顶，相邻顶端齿之间设置有与其衔接的排屑面，所述排屑面的俯视投影为扇形，所述排屑面从其与顶端齿衔接的两侧到其中间逐渐凹陷呈凹弧面，所述排屑面从其与聚晶金刚石层中心连接的一端至聚晶金刚石层的侧面逐渐降低。

2.根据权利要求1所述的一种多刃异形聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层的顶面通过倒角与其侧面过渡。

3.根据权利要求2所述的一种多刃异形聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述顶端齿在聚晶金刚石层上的投影面积与排屑面在聚晶金刚石层上的投影面积比值为1/6～1/3。

4.根据权利要求3所述的一种多刃异形聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层与硬质合金基体的比值为1/4～1/2。

5.根据权利要求1所述的一种多刃异形聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述排屑面的中间为二次凹面，所述二次凹面的两端连接聚晶金刚石层的中心和聚晶金刚石层的侧面。

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